Фенотипове визначення біоплівок Serratia та Staphylococcus aureus, виділених від великої рогатої худоби з клінічним та субклінічним маститом у провінції Діяла
DOI:
https://doi.org/10.31210/spi2026.29.02.22Ключові слова:
Staphylococcus aureus, Serratia marcescens, мастит великої рогатої худоби, утворення біоплівок, Capsicum frutescensАнотація
Хронічні внутрішньовименні інфекції, спричинені бактеріальними патогенами, що утворюють біоплівки, становлять серйозну проблему для здоров’я великої рогатої худоби та ветеринарного менеджменту. Це дослідження було спрямоване на ізоляцію штамів Staphylococcus aureus та Serratia marcescens у випадках клінічного та субклінічного маститу корів у місті Бакуба в провінції Діяла, оцінку фенотипових та генотипових профілів утворення біоплівок, а також визначення їхньої чутливості до неочищеного етанольного екстракту Capsicum frutescens. Із 65 зразків молока, відібраних від лактуючих молочних корів із очевидними симптомами маститу, бактеріальні патогени були успішно виділені з 58 зразків, що становить 89,23 %, тоді як 7 зразків не продемонстрували росту патогенів. На основі стандартної морфологічної характеристики, загальноприйнятого біохімічного профілювання та остаточного підтвердження за допомогою автоматизованої системи ідентифікації VITEK 2 10 ізолятів було класифіковано як Staphylococcus aureus, що становить 15,38 % від загальної кількості зразків, а 4 ізоляти було ідентифіковано як Serratia marcescens, що становить 6,15 % досліджуваних зразків. Фенотипове кількісне визначення утворення біоплівок за допомогою методу мікротитраційного планшета показало, що серед 10 стафілококових штамів 3 ізоляти (30 %) утворювали слабкі біоплівки, 3 ізоляти (30 %) продемонстрували помірне утворення біоплівок, і 4 ізоляти (40 %) сформували сильні, високоадгезивні архітектури біоплівок. Серед 4 умовно-патогенних штамів Serratia marcescens 1 ізолят (25 %) виявив помірне утворення біоплівок, тоді як інші 3 ізоляти (75 %) продемонстрували інтенсивний розвиток матриксу біоплівки. Молекулярна характеристика за допомогою полімеразної ланцюгової реакції підтвердила наявність гена мультирезистентного ефлюксного насоса norA розміром 391 пар нуклеотидів у ципрофлоксацинорезистентних стафілококових штамів та генетичного маркера біоплівок bsmA розміром 298 пар нуклеотидів у штамів Serratia marcescens. Оцінка антибактеріальної ефективності неочищеного екстракту Capsicum frutescens методом дифузії в агарі у цільових концентраціях 500 та 1000 мкг/мл продемонструвала виражену дозозалежну інгібуючу активність проти обох хронічних бактеріальних патогенів, при цьому виміряні діаметри зон пригнічення росту розширювалися пропорційно до збільшення концентрації екстракту. Отримані результати підтверджують, що утворення матриксу біоплівки безпосередньо сприяє розвитку хронічного захворювання та тривалому перебігу маститу великої рогатої худоби в регіоні, що вказує на важливу практичну доцільність впровадження альтернативних програм контролю, спрямованих на біоплівки, а також на застосування природних фітотерапевтичних засобів у молочних господарствах.
Посилання
1. Kasa, G., Tegegne, B., & Tadesse, B. (2020). Isolation and identification of major pathogenic bacteria from clinical mastitic cows in Asella town, Ethiopia. Veterinary Medicine International, 2020, 6656755. https://doi.org/10.1155/2020/6656755
2. Tarazona-Manrique, L. E., Villate-Hernández, J. R., & Andrade-Becerra, R. J. (2019). Bacterial and fungal infectious etiology causing mastitis in dairy cows in the highlands of Boyacá (Colombia). Revista de La Facultad de Medicina Veterinaria Y de Zootecnia, 66(3), 208–218. https://doi.org/10.15446/rfmvz.v66n3.84258
3. Abdullah, A. H., Nadhom, B. N., & Al-Ammiri, H. H. (2017). Isolation and identification of Serratia marcescens from bovine mastitis infections in Iraq and their susceptibility to antibiotics. Journal of Entomology and Zoology Studies, 5(2), 489–492.
4. Achek, R., Hotzel, H., Nabi, I., Kechida, S., Mami, D., Didouh, N., Tomaso, H., Neubauer, H., Ehricht, R., Monecke, S., & El-Adawy, H. (2020). Phenotypic and molecular detection of biofilm formation in Staphylococcus aureus isolated from different sources in Algeria. Pathogens, 9(2), 153. https://doi.org/10.3390/pathogens9020153
5. Chen, S., Blom, J., & Walker, E. D. (2017). Genomic, physiologic, and symbiotic characterization of Serratia marcescens strains isolated from the mosquito Anopheles stephensi. Frontiers in Microbiology, 8, 1483. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01483
6. Bi, Y., Wang, Y. J., Qin, Y., Guix Vallverdú, R., Maldonado García, J., Sun, W., Li, S., & Cao, Z. (2016). Prevalence of bovine mastitis pathogens in bulk tank milk in China. PLOS ONE, 11(5), e0155621. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0155621
7. Friman, M. J., Eklund, M. H., Pitkälä, A. H., Rajala-Schultz, P. J., & Rantala, M. H. J. (2019). Description of two Serratia marcescens associated mastitis outbreaks in Finnish dairy farms and a review of literature. Acta Veterinaria Scandinavica, 61, 54. https://doi.org/10.1186/s13028-019-0488-7
8. Stanek, P., Żółkiewski, P., & Januś, E. (2024). A review on mastitis in dairy cows research: Current status and future perspectives. Agriculture, 14(8), 1292. https://doi.org/10.3390/agriculture14081292
9. Iraguha, B., Hamudikuwanda, H., Mushonga, B., Kandiwa, E., & Mpatswenumugabo, J. P. (2017). Comparison of cow-side diagnostic tests for subclinical mastitis of dairy cows in Musanze district, Rwanda. Journal of the South African Veterinary Association, 88, a1464. https://doi.org/10.4102/jsava.v88i0.1464
10. Quinn, P. J., Markey, B. K., & Carter, M. E. (2002). Veterinary microbiology and microbial disease. Blackwell Science.
11. Murray, P. R., Baron, E. J., Jorgensen, J. H., Pfaller, M. A., & Yolken, R. H. (Eds.). (2003). Manual of clinical microbiology (8th ed.). ASM Press.
12. Zhang, D., Xia, J., Xu, Y., Gong, M., Zhou, Y., Xie, L., & Fang, X. (2014). Biological features of biofilm-forming ability of Acinetobacter baumannii strains derived from 121 elderly patients with hospital-acquired pneumonia. Clinical and Experimental Medicine, 16(1), 73–80. https://doi.org/10.1007/s10238-014-0333-2
13. Mathur, T., Singhal, S., Khan, S., Upadhyay, D., Fatma, T., & Rattan, A. (2006). Detection of biofilm formation among the clinical isolates of Staphylococci: An evaluation of three different screening methods. Indian Journal of Medical Microbiology, 24(1), 25. https://doi.org/10.4103/0255-0857.19890
14. Cosmetic Ingredient Review Expert Panel. (2007). Final Report on the Safety Assessment of Capsicum annuum Extract, Capsicum annuum Fruit Extract, Capsicum annuum Resin, Capsicum annuum Fruit Powder, Capsicum frutescens Fruit, Capsicum frutescens Fruit Extract, Capsicum frutescens Resin, and Capsaicin. International Journal of Toxicology, 26(1_suppl), 3–106. https://doi.org/10.1080/10915810601163939
15. Brooks, G. F., Carroll, K. C., Butel, J. S., & Morse, S. A. (2007). Jawetz, Melnick, & Adelberg's medical microbiology (24th ed.). McGraw-Hill Medical.
16. Quinn, P. J., Markey, B. K., Leonard, F. C., Hartigan, P., Fanning, S., & Fitzpatrick, E. S. (2011). Veterinary microbiology and microbial disease (2nd ed.). John Wiley & Sons.
17. Bekele, T., Lakew, M., Terefe, G., Koran, T., Olani, A., Yimesgen, L., Tamiru, M., & Demissie, T. (2019). Study on bovine mastitis with isolation of bacterial and fungal causal agents and assessing antimicrobial resistance patterns of isolated Staphylococcus species in and around Sebeta town, Ethiopia. African Journal of Microbiology Research, 13(1), 23–32. https://doi.org/10.5897/AJMR2018.8909
18. Mulugeta, Y., & Wassie, M. (2013). Prevalence, risk factors and major bacterial causes of bovine mastitis in and around Wolaita Sodo, Southern Ethiopia. African Journal of Microbiology Research, 7(48), 5400–5405. https://doi.org/10.5897/ajmr2013.6261
19. Jones, G. M., & Bailey, T. L., Jr. (1998). Understanding the basics of mastitis (Publication No. 404-233). Virginia Cooperative Extension.
20. Di Guardo, G., Battisti, A., Agrimi, U., Forletta, R., Reitano, M. E., & Calderini, P. (1997). Pathology of Serratia marcescens mastitis in cattle. Journal of Veterinary Medicine, Series B, 44(1–10), 537–546. https://doi.org/10.1111/j.1439-0450.1997.tb01005.x
21. Hassoon, S. J., Ali, H. I., Mohammed, A. J., & Salman, O. (2024). Antimicrobial action of silver nanoparticles manufactured from cinnamon bark extract against bacteria isolated from fresh sheep meat in Baquba city. Advances in Animal and Veterinary Sciences, 12(12), 2335–2344. https://doi.org/10.17582/journal.aavs/2024/12.12.2335.2344
22. AlKhfaji, Z. A., Darweesh, M. F., & Al-Musawi, A. F. (2024). Preparation of vaccine from biofilm proteins of Staphylococcus aureus and incorporate it in liposomes for induction of CXCL-5 production in albino rats. Iraqi Journal of Science, 65(8), 4189–4199. https://doi.org/10.24996/ijs.2024.65.8.5
23. Ali, A. M., & Abdallah, M. M. (2022). Study of phenotypic and genotypic factors of Staphylococcus aureus clinical local isolates. Al-Mustansiriyah Journal of Science, 33(4), 49–56. https://doi.org/10.23851/mjs.v33i4.1166
24. Alkhafajy, R. T. A., & Al-Mathkhury, H. J. F. (2023). Gentamicin upregulates the gene expression of hla and nuc in Staphylococcus aureus. Iraqi Journal of Science, 64(3), 1079–1092. https://doi.org/10.24996/ijs.2023.64.3.5
25. Abdel-Shafi, S., El-Serwy, H., El-Zawahry, Y., Zaki, M., Sitohy, B., & Sitohy, M. (2022). The association between icaA and icaB genes, antibiotic resistance and biofilm formation in clinical isolates of Staphylococcus spp. Antibiotics, 11(3), 389. https://doi.org/10.3390/antibiotics11030389
26. Omidi, M., Firoozeh, F., Saffari, M., Sedaghat, H., Zibaei, M., & Khaledi, A. (2020). Ability of biofilm production and molecular analysis of spa and ica genes among clinical isolates of methicillin-resistant Staphylococcus aureus. BMC Research Notes, 13, 19. https://doi.org/10.1186/s13104-020-4885-9
27. Taj, Y., Essa, F., Aziz, F., & Kazmi, S. U. (2011). Study on biofilm-forming properties of clinical isolates of Staphylococcus aureus. The Journal of Infection in Developing Countries, 6(05), 403–409. https://doi.org/10.3855/jidc.1743
28. Ray, C., Shenoy, A. T., Orihuela, C. J., & González-Juarbe, N. (2017). Killing of Serratia marcescens biofilms with chloramphenicol. Annals of Clinical Microbiology and Antimicrobials, 16, 19. https://doi.org/10.1186/s12941-017-0192-2
29. Ramanathan, S., Ravindran, D., Arunachalam, K., & Arumugam, V. R. (2017). Inhibition of quorum sensing-dependent biofilm and virulence genes expression in environmental pathogen Serratia marcescens by petroselinic acid. Antonie van Leeuwenhoek, 111(4), 501–515. https://doi.org/10.1007/s10482-017-0971-y
30. Koo, H., & Yamada, K. M. (2016). Dynamic cell–matrix interactions modulate microbial biofilm and tissue 3D microenvironments. Current Opinion in Cell Biology, 42, 102–112. https://doi.org/10.1016/j.ceb.2016.05.005
31. Gayathri, N., Gopalakrishnan, M., & Sekar, T. (2016). Phytochemical screening and antimicrobial activity of Capsicum chinense Jacq. International Journal of Advances in Pharmaceutics, 5(1), 12–20.
32. Bello, I., Boboye, B. E., & Akinyosoye, F. A. (2015). Phytochemical screening and antibacterial properties of selected Nigerian long pepper (Capsicum frutescens) fruits. African Journal of Microbiology Research, 9(38), 2067–2078. https://doi.org/10.5897/ajmr2014.7286
33. Koffi-Nevry, R., Kouassi, K. C., Nanga, Z. Y., Koussémon, M., & Loukou, G. Y. (2012). Antibacterial activity of two bell pepper extracts: Capsicum annuum L. and Capsicum frutescens. International Journal of Food Properties, 15(5), 961–971. https://doi.org/10.1080/10942912.2010.509896
34. Boboye, B., Babatunde, T., & Onoriode, A. (2007). Antibacterial activities of some plants used as condiments and spices in Nigeria. Current World Environment, 2(2), 171–174. https://doi.org/10.12944/cwe.2.2.11
35. Notcovich, S., DeNicolo, G., Flint, S., Williamson, N., Gedye, K., Grinberg, A., & Lopez-Villalobos, N. (2018). Biofilm-forming potential of Staphylococcus aureus isolated from bovine mastitis in New Zealand. Veterinary Sciences, 5(1), 8. https://doi.org/10.3390/vetsci5010008
36. Liang, Z., Shen, J., Liu, J., Sun, X., Yang, Y., Lv, Y., Zheng, J., Mou, X., Li, H., Ding, X., & Yang, F. (2023). Prevalence and characterization of Serratia marcescens isolated from clinical bovine mastitis cases in Ningxia Hui Autonomous Region of China. Infection and Drug Resistance, 16, 2727–2735. https://doi.org/10.2147/IDR.S408632
37. Hassanzadeh, S., Mashhadi, R., Yousefi, M., Askari, E., Saniei, M., & Pourmand, M. R. (2017). Frequency of efflux pump genes mediating ciprofloxacin and antiseptic resistance in methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates. Microbial Pathogenesis, 111, 71–74. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2017.08.026
38. Kosmidis, C., Schindler, B. D., Jacinto, P. L., Patel, D., Bains, K., Seo, S. M., & Kaatz, G. W. (2012). Expression of multidrug resistance efflux pump genes in clinical and environmental isolates of Staphylococcus aureus. International Journal of Antimicrobial Agents, 40(3), 204–209. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2012.04.014
39. Soto, S. M. (2013). Role of efflux pumps in the antibiotic resistance of bacteria embedded in a biofilm. Virulence, 4(3), 223–229. https://doi.org/10.4161/viru.23724
40. Pourmand, M. R., Yousefi, M., Salami, S. A., & Amini, M. (2014). Evaluation of expression of norA efflux pump in ciprofloxacin resistant Staphylococcus aureus against hexahydroquinoline derivative by real-time PCR. Acta Medica Iranica, 52(6), 424–429.
41. Haddadi Zahmatkesh, M. A., Laripoor, M., Mirzaie, A., & Ashrafi, F. (2016). Prevalence of norA and norB efflux pump genes in clinical isolates of Staphylococcus aureus and their contribution in ciprofloxacin resistance. Iranian Journal of Medical Microbiology, 10(5), 20–30.
42. Mirzaie, A., Noorbazargan, H., Rahmati, H., & Zandi, M. (2016). A study of gene expression and activity of norA efflux pump in clinical isolates of ciprofloxacin resistant Staphylococcus aureus. Journal of Babol University of Medical Sciences, 18(10), 63–70.
43. Musthafa, K. S., Shunmugiah, K. P., & Arumugam, V. R. (2012). Inhibition of quorum-sensing-dependent phenotypic expression in Serratia marcescens by marine sediment Bacillus spp. SS4. Annals of Microbiology, 62(1), 443–447. https://doi.org/10.1007/s13213-011-0262-1
44. Alattar, N. S., Tawfeeq, H. K., & Hasan, J. M. (2025). Effect of prodigiosin in biofilm formation of its producing bacterial isolates. Iraqi Journal of Science, 66(10), 4179–4189. https://doi.org/10.24996/ijs.2025.66.10.13
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
